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TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LA
MEMBRANA CELULAR
Gershom Axel Roque Rojas
Estudiante de la C.A.P. Medicina Humana
Composición química de los líquidos
Extracelular e intracelular: diferencias
Responda a esta interrogante
¿Como es posible que se produzca esta diferencia en la
concentración de distintas sustancias a cado lado de la
membrana?
Por mecanismos de transporte a cado lado de la
membrana celular
Mecanismos de transporte y proteínas
transportadoras
La membrana celular
El grueso de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros
Capa bilipídica actúa como una barrera
Proteínas tienen propiedades muy especiales: ruta alternativa
Proteínas de los canales: espacios acuosos, iónicos y moleculares:
Proteínas transportadoras: Carriers
55 %
25 %
13 %
4 %
Se realiza
básicamente por
2 mecanismos:
Difusión
Transporte
activo
TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A
TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR
La Difusión Es el movimiento aleatorio de átomos, moléculas o iones de una
región de mayor concentración a una región de menor concentración
Se realiza a través de los espacios intermoleculares de la membrana o en combinación con un carrier
Se produce importante cantidad de energía (calor) dado por el propio movimiento
Difusión a través de la membrana
celular
Se divide en 2 subtipos:Difusión Simple Difusión facilitada
Difusión simple“el movimiento cinético de las moléculas o de los iones, se produce a través de una abertura de la membrana o a traves de espacios intermoleculares sin interacción de carriers”
Difusión simple: características
Depende de:Cantidad de sustancia disponibleVelocidad del movimiento cinéticoNumero y tamaño de las aberturas de la
membrana
O2, N, CO2, alcohol
Difusión de sustancias liposolubles a traves de la
capa bilipídica: “principio de la liposolubilidad”
Difusión simple de oxígeno
Difusión de agua y otras moléculas insolubles en lípidos a
traves de canales proteicos
Aquaporinas
Ejemplo de difusión de agua
La cantidad de agua que difunde en las dos direcciones a través de la membrana del eritrocito durante cada segundo es 100 veces mayor que el volumen del propio eritrocito
Otros ejemplos
Por ejemplo la urea tiene
un diámetro 20% mayor
que el de agua ya pesar de
ellos su penetración a
través de los poros de la
membrana celular es
aproximadamente 1 000
veces menor que la del
agua
Difusión a través de los poros y canales
proteicos y “activación” de estos canales
Difusión a través de los poros y canales
proteicos y “activación” de estos canales
Los canales proteicos tiene 2 características importantes:Permeabilidad selectivaTienen compuertas
Características de la selectividad:Diámetro FormaNaturaleza de las cargas eléctricas Enlaces químicos
Permeabilidad selectiva de los canales
proteicos
Permeabilidad selectiva de los canales
proteicos
0,3 x 0,5nm de diámetro
0,3 x 0,3nm de diámetro
+
aminoácidos
Activación de los canales proteicos
Proporciona un medio para controlar la permeabilidad iónica de los canales
2 mecanismosActivación por
voltajeActivación química
por ligandos
Activación por voltaje
-
Activación química por ligandos
Acetilcolina
Canal de laAcetilcolina
0,65nm(-)
Unión de sustancia química a proteína: cambio conformacional de la molécula de la proteína
Estado abierto frente a estado cerrado
de los canales activados
Gradiente de potencial
transmembrana de 25 mV
Pinzamiento zonal de membrana
1 o 2 um
Difusión facilitada o difusión mediada
por un transportador
Es la difusión de moléculas específicas a través de lamembrana celular con la ayuda de moléculastransportadoras (proteínas)
La difusión facilitada comprende el movimiento desustancias a favor de un gradiente de concentración Sin embargo, las sustancias se mueven más rápido que
en la difusión simple
Diferencia entre difusión simple y
facilitada
Que limita la velocidad de la difusión
facilitada?
Glucosa
Galactosa
Aminoácidos
La insulina permite que las células capten glucosa activandoal transportador GLUT4
Receptor con actividad
tirosincinasa
Transportador GLUT4
Factores que influyen en la velocidad
neta de la difusión facilitada
Diferencia de concentración
Diferencia de presión
Efecto del potencial eléctrico:
potencial de Nernst
Difusión neta proporcional: (Ce – Ci)
FEM (mV)=+- 61 log C1/C2
Presión: suma de fuerzas que chocan
contra una unidad de superficie en
un momento dado
Osmosis: introducción Cada segundo difunde normalmente una cantidad suficiente de
agua en ambas direcciones a través de la membrana del eritrocito
igual a aproximadamente 100 veces el volumen de la propia célula
Osmosis
“flujo de agua a través de una
membrana semipermeable
desde un compartimento
donde la concentración de
solutos es más baja hacia otro
donde la concentración es
mayor”
Osmosis
“… proceso de movimiento neto del agua que se debe a la producción
de una diferencia de la concentración del agua”
“la cantidad exacta de presión
necesaria para detener la
osmosis”
Presión osmótica
Presión osmótica
Diferencia de presión a través de la membrana en este punto es igual a la presión
osmótica de la solución que contiene el soluto no difusible
Concentración molar
La presión osmótica que ejercen las partículas de una solución esta
determinada por el numero de partículas por unidad de volumen de liquido
Concentración molar: concentración de la solución en función del numero de partículas
Presión osmótica: factor determinante
“el factor que determina la presión osmótica de una
solución es la concentración de la solución en función
del número de partículas”
Osmolalidad: El Osmol
Osmol: es el peso molecular-gramo de un
soluto osmóticamente activo
Se usa para expresar la concentración de
una solución en función del numero de
partículas (en lugar de gramos)
Ejemplos:
100 g de glucosa = 1 osmol de glucosa
58.5 de ClNa = 2 osmoles
Entonces:
1 solución que tiene 1 osmol de soluto disuelto
por cada Kg de agua tiene una osmolalidad de
un osmol por Kg
1 solución que tiene 1/1000 osmoles disueltos
por Kg tiene una osmolalidad de 1 miliosmol
por Kg
Osmolalidad: El Osmol
Osmolaridad normal del LEC y LIC = 300
miliosmoles por kg de agua
Es difícil medir los kg de agua de una
solución para determinar la osmolalidad
“Osmolaridad”: concentración osmolarexpresada en osmoles por litro de solución
Osmolalidad: El Osmol
Relación entre osmolalidad y presión
osmótica
A temperatura normal de 37 grados
centígrados:
Una concentración de 1osmol/l producirá una
presión osmótica de 19.300 mmHg en una
solución
Una concentración de 1 miliosmol/l es igual a
una presión osmótica de de 19.3 mmHg
19,3 x 300 = 5790 mmHg (presión osmótica)
Relación entre osmolalidad y presión
osmótica
Sin embargo: el valor medio es de solo 5500
mmHg
Por lo tanto la presión osmótica real en
promedio en los líquidos corporales es de
aproximadamente : 0,93 veces el valor
calculado
Osmolaridad
Transporte activo: introducción
Transporte activo
Transporte de moléculas o iones en
“contracorriente”, en contra de un gradiente
de concentración, eléctrico o de presión
Requiere una alta fuente de energía
Incluyen el transporte de: Sodio
Potasio
Calcio
Hierro
Hidrógeno
Cloruro
Yoduro
Urato
Diversos azúcares
Aminoácidos
Transporte activo
División
Se divide en 2 tipos según el origen de la energía:
Transporte activo primario
Transporte activo secundario
La energía procede directamente de la
fragmentación del ATP o de algún otro
compuesto de fosfato de alta energía (fosfato
de creatina)
Transporte activo primario
Transporte activo secundario
La energía procede “secundariamente” de la
energía que se almacenó en forma de
diferencia de concentración iónica entre los
dos lados de la membrana celular que se
generó originalmente en el transporte activo
primario
Diferencia esencial entre difusión
facilitada y transporte activo
Transporte activo: el carrier imparte energía
a la sustancia transportada para moverla
contra el gradiente electroquímico
Transporte activo primario
Sustancias que se transportan: sodio, potasio,
calcio, hidrógeno, cloruro y otros iones
Transporte activo primario:
Bomba sodio-potasio
Alfa PM 100.000Beta PM 55.000
Bomba Na-K: características
Importancia de la bomba sodio-potasio
Controlar el volumen de todas las células
-- -
Bomba electrógena
Proteínas y moléculas orgánicas con carga negativa
Bomba electrógena
Bomba de calcio
2.4 mEq/l
0.0001 mEq/l
Transporte de hidrógeno
Células parietales del estómago
Transporte de hidrógeno
Energética del transporte activo
primario
Depende de la concentración de la sustancia
durante el transporte
Energía (calorías x osmol)=1400 log C1/C2
Así:
La cantidad de energía necesaria para
concentrar 10 veces 1 osmol de una sustancia
es de aproximadamente 1400 calorías
Para concentrar 100 veces =2800 calorías
Transporte activo secundario:
cotransporte
Importante en los intestinos y riñones
Contratransporte
Transporte en una dirección opuesta al ion primario
Contratransporte sodio-calcio en casi todas las células
Contratransporte de sodio-hidrógeno:
Túbulos proximales de los riñones Na
Ca
Transporte activo a través de una
capa celular
Se refiere al transporte de sustancias a
través de todo el espesor de una capa celular
en lugar de una membrana celular
Epitelio intestinal
Epitelio de los túbulos renales
Epitelio de las glándulas exocrinas
Epitelio de la vesícula biliar
Membrana del plexo coroideo
Transporte activo a través de una
capa celular
Resumen
